資源簡介

(共18張PPT)
系統設計的優化與實現（第一課時）
學習目標
1. 通過簡單系統設計方案的實現，熟練運用系統設計實現的基本方法。
2. 歷經系統的制作，能夠理解并運用系統和工程思維分析解決問題，并進行評價。
知識回顧
系統設計就是要把設計對象看做一個完整的系統，對系統進行分析和綜合，使系統內部協調一致，并使系統與環境相互協調，以獲得整體目標最優的設計。
1. 確定系統設計的總體目的要求
2. 基本的設計分析
3. 系統的設計
4. 系統的優化
5. 系統的評價與改進
學生活動：利用必要的材料和工具，動手制作各小組自行設計的抽水器系統。
制作要求：
（1）根據設計草圖，重新繪制技術圖樣。
（2）選擇合適的工具及工藝，正確操作并制作模型。
（3）具有較好的穩定性和強度；不宜損壞，連接較牢固。
（4）選擇合適的尺寸大小，保證一定的美觀性，考慮一定的裝飾屬性。
（5）組內團結協作，分工明確，共同完成任務。
任務：簡易抽水器的制作及優化
根據技術試驗的要求，對抽水器模型進行必要的技術試驗，論證其合理性和實效性。
活動要求：
（1）選擇正確的技術試驗，從功能、強度等多角度對抽水器模型進行試驗，并寫好試驗報告。
（2）根據試驗過程和結果，撰寫使用和維護說明書。
（3）根據設計要求，從設計的考慮因素出發，針對自己小組的作品進行評價。
任務：簡易抽水器的制作及優化
問題2：在評價時，采用何種評價方式更優？
評價有多種形式，對于實體系統設計而言，需要對模型或原型進行實際運行測試和評價。
問題1：在系統設計實現過程中，主要包含哪些工作？
系統設計的實現應包括設計方案的呈現和模型或原型的制作與測試。
任務：簡易抽水器的制作及優化
總 結
系統設計的實現：
1. 系統設計實現的內容。
2. 模型或原型的制作與測試內容及注意事項。
3. 系統設計實現的評價。
如圖所示是家庭太陽能光伏發電系統，下列關于該系統設計的分析中不正確的是（ ）
A. 可將該系統分為發電子系統、電能儲存子系統和電能逆變用電子系統
B. 可以增加向電網輸電子系統，使多余的電能不浪費
C. 電能逆變用電子系統出現故障一定會對發電子系統造成影響
D. 蓄電池組和太陽能板雖然分別屬于不同的子系統，但設計蓄電池組容量需要考慮太陽能板的大小
C
練 習
系統設計的優化與實現（第二課時）
系統優化：在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
優化的目標
最小成本獲得最大利潤
最少能耗生產更多產品
單位面積上收獲更多的作物
最短時間掌握更多的知識
【任務一】優化系統設計的方案
影響因素：對系統的目標函數產生顯著影響，
并可人為調節的因素。
如：套種的技術水平、套種的田間管理、病蟲害防治等
約束條件：對系統優化產生限制作用，
并且不可人為調節的因素
如：農作物的生長特性、天氣、氣候等因素
【任務一】優化系統設計的方案
最優解與滿意解：通常，我們通過優化的目標與決策變量之間的關系(數學模型)，計算出目標值。所得到的就是最優解，對有些問題，如果我們不能確切地描述目標函數，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解(也稱滿意解)。
系統優化方案
【任務一】優化系統設計的方案
為使系統達到最優的目標而提出的求解方法稱為最優化方法，系統優化的方法是多樣的，有的運用數學模塑求解，有的通過科學的估算、試驗等方法實現。但無論運用怎樣的優化方法。都需要經過若干次完善和驗證，才能得出最優解或滿意解。
案例：校園雨水收集系統方案的優化
案例：校園雨水收集系統方案的優化
方案1
案例：校園雨水收集系統方案的優化
方案2
案例：校園雨水收集系統方案的優化
方案3
案例：校園雨水收集系統方案的優化
方案 優點 缺點
方案1 屋面和地面分為兩個子系統，節能。 缺少沉淀凈化過程
方案2 增加了中水處理過程 缺少沉淀凈化過程
方案3 增加了水力發電子系統 缺少中水樓上儲存設備
【任務二】實現校園雨水收集與利用系統的設計方案

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